基于NVMeOF的软件定义存储设计与实现

来源 :中国电子科技集团公司电子科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoukang3201
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随着大数据时代的到来,存储作为IT系统中最为重要的部份之一,系统对它的要求变得越来越高,性价比的要求比较突出。传统的机械硬盘存储容量大、价格低,然而读写性能差,而固态存储作为新兴的非易失存储读写性能高、随机I/O快、价格昂贵,混合存储阵列能够解决这个问题。在国家强调自主可控的背景下,对于自主可控的存储系统的研究有着迫切的需求,因此本论文在国产化平台上进行研究与设计。传统的存储架构已无法充分发挥新兴的高性能混合存储的性能,NVMeOF代表的网络存储新型技术极大的提升了系统网络利用效率,提高了网络存储吞吐量和IOPS。软件定义存储带来的灵活性,为当今存储界广泛使用,国产平台可以利用软件定义存储的方式最大程度提升开发性能。本论文围绕用户态存储协议栈、双控混合存储、NTB通信技术、存储管理系统四个方面展开工作。通过使用软件定义存储的方法实现用户态存储协议栈,使用UIO技术将NVMe设备寄存器映射到用户态,在用户态实现对应的驱动,并使用轮询的方式进一步挖掘存储性能,并对外提供NVMeOF网络存储;通过BIO同步技术、BIO传输技术等,对混合存储缓存层实现双机同步,完成双控混合存储;通过采用NTB技术进行混合存储缓存层的数据同步,使得数据同步更加高效可靠。最后实现了对应的存储管理系统,对外以网页的方式提供服务。。本论文基于国产平台实现了一套高性能、高可靠性的混合介质存储阵列软件。测试结果表明阵列的网络IOPS和吞吐量指标均得到极大的提高,远远超出了现存飞腾平台的存储阵列。
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